Le bloc d’alimentation (power supply unit en anglais, souvent abrégé PSU), ou simplement l’alimentation ou alim, d'un PC est le matériel informatique l'alimentant. L’alimentation est chargée de convertir la tension électrique du secteur en différentes tensions continues TBT, compatibles avec les circuits électroniques de l’ordinateur.
Fonctionnement en technologie
L’alimentation fournit du courant électrique à l’ensemble des composants de l’ordinateur. Le bloc d’alimentation doit posséder une puissance suffisante pour alimenter les différents périphériques de ce dernier.
Elle convertit la tension alternative de ou en diverses tensions continues utilisées par la carte mère et les périphériques (disque dur, lecteur CD…).
Aux États-Unis et au Canada, les blocs d’alimentation reçoivent une tension à et à , tandis qu’en Europe la norme est de à une fréquence de 50 Hz ; c’est la raison pour laquelle les blocs d’alimentation possèdent la plupart du temps un commutateur permettant de choisir le type de tension reçue.
En général, le bloc d'alimentation est un convertisseur de type alimentation à découpage, alliant légèreté, rendement important et compacité. En revanche, ce type d'alimentation génère beaucoup de parasites haute fréquence, et nécessite d'être intégré dans un boîtier métallique (ou métallisé) formant ainsi une cage de Faraday et protégeant les composants sensibles de la carte mère alimentée. Les filtres sur les alimentations de la carte mère doivent aussi être performants afin de fournir une tension précise et constante, quelle que soit la consommation de courant des périphériques connectés.
Tensions et connectique Les premières cartes mères IBM, dont le facteur de forme était de type AT, avaient pour alimentation un connecteur rectangulaire permettant d'amener le + et +/- à la carte mère, le « P8 », plus une broche de retour permettant à la carte mère d'indiquer au boîtier d'alimentation que la tension est correcte, et rapidement un second connecteur amenant plus d'énergie en et amenant également le -. Pour éviter les chutes de tensions lorsqu'un composant prend trop d'énergie, plusieurs arrivées en et permettent une indépendance entre ces sources et donc de limiter à la fois les chutes de tensions et leurs conséquences.
Pour des raisons historiques, le facteur de forme AT des cartes mères Intel s'est popularisé jusqu'à devenir un standard, et ces deux connecteurs ont été désignés comme « alimentation AT », souvent mis bout-à bout. Rapidement, l'évolution des technologies a requis l'introduction du +/-, et donc des broches supplémentaires. Dans les faits, un nouveau standard de carte mère a été créé l'ATX (X pour « », « étendu »), avec un nouveau connecteur associé : le connecteur ATX, qui utilise deux rangées de , rapidement étendu à , et épaulé par un connecteur pour le , le connecteur dénommé « P4 ».
Pour les périphériques internes (lecteur disquette, Disque dur, CD-Rom), un connecteur développé par Molex permet l'alimentation en + et +. Enfin, pour des raisons de compacité, une version mini du connecteur Molex a été développée, puis plus récemment le connecteur « SATA », qui remplit les mêmes objectifs.
De nos jours, la norme ATX est devenue le standard d'alimentation des Cartes mères ATX et micro-ATX, qui représentent l'écrasante majorité des PC vendus dans le monde. Cette norme ATX comprend :
Le connecteur ATX principal 2 × ; Le connecteur déporté 2 × « P4 » ; Une ou plusieurs interfaces d'alimentation de périphériques (Molex / Mini-Molex ou SATA).
Il est à noter que les alimentations ATX ont un connecteur CEE et ont un interrupteur de mise hors tension pour permettre les opérations de maintenance, protéger manuellement l'alimentation de la foudre en cas d'orage, et souvent de forcer le redémarrage de l'ordinateur (). Le connecteur d'alimentation 110/ est international et de type « CEI60320 C14 ».
Par ailleurs, les câbles d'alimentation ont un code couleur :
Jaune : + Rouge : + Orange : + Blanc : - Bleu : - Gris/Vert/Brun : câbles de contrôle (respectivement : Alimentation OK, ordinateur démarré, de référence).
Connexion des périphériques Les deux types d'alimentation comportent des sorties pour alimenter les périphériques. Trois types de connecteurs sont utilisés :
Spécifications des différents formats Alimentation AT C’est un format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de type Pentium et antérieurs. Ce type d’alimentation fournit des tensions de sorties continues de , , et . Dans ces alimentations, l’interrupteur de mise en service est directement branché sur le réseau électrique.
Son brochage est le suivant : thumb|right|Schéma de connexion alimentation AT Broche P8 Description Broche P9 Description 1 Alimentation correcte 1 Masse 2 2 Masse 3 3 4 4 5 Masse 5 6 Masse 6
Alimentation ATX thumb|left thumb|alt=connecteur d'alimentation ATX 24 broches|Fonction des connecteurs d'alimentation ATX 24 broches thumb|alt=connecteur d'alimentation ATX 20 broches|Fonction des connecteurs d'alimentation ATX 20 broches
C’est le format d’alimentation à découpage utilisé dans les ordinateurs PC de type Pentium II et postérieurs. L'alimentation fournit les tensions de sorties suivantes : , , , et . Dans ces alimentations, l’interrupteur de mise en service est connecté sur la carte mère, le réseau électrique est connecté en permanence, avec parfois un interrupteur de sécurité pour la maintenance. La tension +5 VSB (stand-by) est la seule qui soit livrée en permanence par l'alimentation quel que soit l'état de la ligne PS-ON.
Mécaniquement l'ATX n'impose que la largeur (150 mm) et la hauteur (86 mm), la profondeur est libre. Pour le connecteur d'alimentation de la carte mère, il existe deux formats. Celui à 20 broches et celui à 24 broches identique au précédent, mais auquel on a ajouté 4 broches. Ce sont la broche 11 ( jaune), 12 ( orange), 23 ( rouge) et 24 (Masse noir). Certaines alimentations ont des fils qui ne respectent pas le code de couleurs indiqué sur le schéma ci-contre. Certaines alimentations utilisent la broche « réservée (NC) » pour fournir du -5 volts. La broche 8 correspond au Signal Power Good.
Une alimentation seule, branchée sur le secteur (120 à ), mais non connectée ne s'allumera pas, seule la broche 9 ( standby violet) fournira du 5 volts. Pour que l'alimentation se mette en service, il faut court-circuiter la broche "Power on (vert)" ou "PS_ON#" avec une masse (noir). Pour cela on peut brancher directement un fil conducteur entre cette broche et une des deux broches voisines qui est une masse (). Souvent, cela ne suffit pas, il faut en plus avoir branché un appareil pour que l'alimentation fournisse du courant, par exemple avoir branché un disque dur sur un des connecteurs à 4 broches.
Les connecteurs à 4 broches fournissent du par le fil rouge et de par le fil jaune. Les deux fils noirs correspondent à la masse. Le sert à l'électronique et le au fonctionnement du moteur du disque dur, du lecteur DVD
Lorsqu'une alimentation ne fonctionne pas, mais est branchée sur le secteur, elle produit la tension de standby et consomme environ 2 watts. Donc un ordinateur éteint, mais connecté au secteur consomme en permanence ces 2 watts. Cela représente par an, soit un peu plus de pour 2011 en France par ordinateur. Lorsque l'alimentation est en service et en fonction de son rendement, une partie de sa consommation est perdue en chaleur (évacuée par ventilateur).
Alimentation ATX12VO
Intel devrait annoncer en 2020https://custompc.raspberrypi.org/articles/new-psu-standard-to-launch-this-year New PSU standard to launch this yearhttps://www.tomshardware.fr/un-nouveau-standard-a-10-broches-pour-les-alimentations-atx-des-cette-annee/ Un nouveau standard à 10 broches pour les alimentations ATX dès cette année le lancement de la norme ATX12VO (12 V Only) avec un connecteur de 10 broches seulement et comme l'indique le nom seulement de 12 V. La carte mère se chargera de toutes les conversions de tension de 12 V vers des tensions inférieures. Pour les kits alimentés par SATA, tels que les SSD, les disques durs et les disques optiques, qui nécessitent une entrée de 5 V, l'alimentation sera assurée par la carte mère, qui disposera d'un connecteur d'alimentation SATA monté sur le côté, près des ports de données SATA. Le résultat final est une amélioration de l'efficacité globale de la plate-forme, tout en réduisant le coût net.
Autres formats Il existe d’autres formats moins courants : BTX, développé par Intel et Sony pour remplacer l’ATX, standard depuis de nombreuses années; le principal objectif du BTX est une ventilation optimale du processeur. Quelques défauts importants ont néanmoins freiné son expansion, et en 2007 il est abandonné bien que décliné dans d’autres formats : le microBTX ( cm × ) et le picoBTX ( cm × ) ; Baby AT, boîtier similaire au format AT, mais moins encombrant ; NLX, format de boîtier et de carte mère ; il présente la particularité de séparer la carte mère en deux éléments distincts, l’un d’eux recevant le processeur, la mémoire et les autres composants essentiels de la carte, l’autre accueillant les cartes d’extensions. SFX, il se destine au mini-boîtiers, c'est un format totalement encadré, largeur de 125 mm, hauteur de 63,5 mm et profondeur de 100 mm. TFX, un autre format réduit au standard ATX aux dimensions 146 mm × 83 mm × 64 mm (5.75 in × 3.25 in × 2.5 in)
Contraintes techniques Le rendement Le rendement d’une alimentation est très important. Il s’agit du rapport entre la puissance délivrée aux composants et la puissance tirée de la prise électrique. Elle doit transformer le courant électrique alternatif du secteur en courant électrique continu que les composants du PC peuvent utiliser. Lors de cette transformation il y a une déperdition d’énergie sous forme de chaleur (c’est bien pour cela qu’il faut refroidir l’alimentation). Il est par conséquent important de choisir une alimentation à fort rendement, pour avoir une consommation électrique, un dégagement de chaleur moindre impliquant un besoin de ventilation plus faible et moins bruyant.
En prenant pour comparaison des alimentations avec un rendement de 72 % (rendement préconisé par Intel et sa norme ATX) et de 80 % (rendement préconisé par le groupement américain 80 plus), « ramené à la France pour 2006, année pendant laquelle se sont vendus PC, le gain économique équivaut à plus de 53 millions d’euros en facture d’électricité pour un gain de »..
La puissance Les dernières générations de matériels aptes à faire tourner les jeux les plus exigeants sont gourmands en énergie ; les évolutions possibles de configuration laissent penser qu'il vaut mieux prendre une alimentation très puissante, même si ce n'est pas immédiatement nécessaire (qui peut le plus peut le moins).
En fait, le rendement assez mauvais en dessous des 20 % de charge font que ce raisonnement n'est pas bon, et qu'il faut choisir une alimentation de puissance raisonnable, pour optimiser le rendement aussi bien en charge qu'au repos (usage bureautique ou web). Nous verrons plus bas les valeurs recommandées, basées sur des tests en conditions réelles.
Certains constructeurs annoncent des puissances de voire pour des systèmes possédant 2 voire 4 cartes graphiques (quad-SLI), sans égards pour la consommation réelle des cartes graphiques.. Cette course à la puissance est un objectif de vente qui ne correspond pas au besoin de la majorité des utilisateursSur utilisateurs de STEAM entre et on pouvait voir : NVIDIA SLI avec 2 GPU : , soit 1,39 % ; NVIDIA SLI avec 4 GPU (Quad SLI) : 2 personnes, soit 0,000017 % ; ATI Crossfire avec 2 GPU : 677 utilisateurs, soit 0,05 % (dossier de Matbe - Quelle puissance choisir ?).